| 研究課題/領域番号 |
11305050
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
構造・機能材料
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
森永 正彦 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (50126950)
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| 研究分担者 |
湯川 宏 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (50293676)
村田 純教 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (10144213)
田中 信夫 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (40126876)
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| 研究期間 (年度) |
1999 – 2001
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| 研究課題ステータス |
完了 (2001年度)
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| 配分額 *注記 |
12,050千円 (直接経費: 11,000千円、間接経費: 1,050千円)
2001年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2000年度: 7,500千円 (直接経費: 7,500千円)
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| キーワード | 不純物効果 / 硫黄 / 耐熱鋼 / 水蒸気酸化 / 鉄鋼材料 / 微量元素 / 合金設計 / 不純物元素 |
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| 研究概要 |
本研究では、先進の耐熱鋼の高温特性に対する不純物の有効性について検討を行った。特に、Mo, W, Reといった耐火金属元素を多く含む高Crフェライト系耐熱鋼およびオーステナイト鋼の高温水蒸気酸化性に対するSの効果を詳細に調べ、以下の事を明らかにした。
(1)Sは、水蒸気酸化試験温度である650℃では、Pなどの他の不純物元素と同様に鋼の表面に速やかに偏析する。それに伴い、Sと結合性の強いCrも同様に鋼の表面に濃化する。その結果、Sを含む鋼では、含まない鋼に比べて酸化の初期から、Cr_2O_3の形成が速やかに行われる。2)したがって、低Crフェライト鋼では、このS効果はあまり顕著でない。(3)Cr_2O_3形成後、Sは酸化物下層、あるいは酸化物/金属界面に存在し、Cr欠乏層の生成を抑えるものと考えられる。事実、S効果は1000時間以上の水蒸気酸化試験でも確認された。
次に、一般に大気中では、Sの存在により耐熱鋼の耐酸化性は劣化することが知られている。大気中と水蒸気中の環境の差に着目して、S効果のメカニズムについて検討した。これまで、大気中と異なり、水蒸気酸化雰囲気では揮発性のCr水酸化物(CrO_2(OH)_2)の形成にともなう重量減少が報告されている。これに関し、次の事が明らかとなった。すなわち、(1)S含有鋼では、水蒸気酸化に伴う重量減少が抑えられる。(2)Cr_2O_3単体の水蒸気酸化試験を行った結果、酸化物重量が減少するが、不純物Sを添加したCr_2O_3ではその重量減少が抑制された。
以上の結果から、鋼にSが存在する場合、Cr_2O_3の生成を助長し、かつCr_2O_3の揮発を抑制する効果のあること.が明らかとなった。この効果は50-100ppmで顕著に現れることから、強度等への影響を考えるとS量を50〜100ppmとすることが合金設計上、最適であると結論された。
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